计算机组成原理02-3.2 总线的分类_7

第3章系统总线1. 什么是总线？总线传输有何特点？为了减轻总线负载，总线上的部件应具备什么特点？P41答：总线是连接多个部件共享的信息传输线，是各部件共享的传输介质。

总线传输的特点是：某一时刻，只允许有一个部件向总线发送信息，而多个部件可以同时从总线上接受相同的信息。

为了减轻总线负载，总线上的部件应通过三态驱动缓冲电路与总线连通。

2.总线如何分类？什么是系统总线？系统总线又分为几类，它们各有何作用,是单向的，还是双向的，他们与机器字长、存储字长、存储单元有何关系？答：总线的分类：（1）按数据传送方式分：并行传输总线和串行传输总线；（2）按总线的使用范围分：计算机总线、测控总线、网络通信总线等；（3）按连接部件分：片内总线、系统总线和通信总线。

系统总线是指CPU、主存、I/O设备（通过I/O接口）各大部件之间的信息传输线。

按系统总线传输信息不同，可分为3类：数据总线、地址总线和控制总线。

（1）数据总线：数据总线是用来传输个功能部件之间的数据信息，它是双向传输总线，其位数与机器字长、存储字长有关，一般为8位、16位或32位。

（2）地址总线：地址总线主要是用来指出数据总线上的源数据或目的数据在主存单元的地址或I/O设备的地址，地址总线上的代码是用来指明CPU欲访问的存储单元或I/O端口的地址，由CPU输出，是单向的，地址线的位数与存储单元的个数有关，如地址线有20根，则对应的存储单元个数为220。

（3）控制总线：控制总线是用来发出各种控制信号的传输线，其传输是单向的。

3.常用的总线结构有几种？不同的总线结构对计算机的性能有什么影响？举例说明。

答：总线结构通常有单总线结构和多总线结构。

（1）单总线结构是将CPU、主存、I/O设备都挂在一组总线上，允许I/O 设备之间、I/O设备与CPU之间或I/O设备与主存之间直接交换信息。

这种4.为什么要设置总线判优控制？常见的集中式总线控制有几种？各有何特点？哪种方式响应时间最快？哪种方式对电路故障最敏感？答：总线判优控制解决多个部件同时申请总线时的使用权分配问题；常见的集中式总线控制有三种：链式查询、计数器定时查询、独立请求；特点：链式查询方式连线简单，易于扩充，对电路故障最敏感；计数器定时查询方式优先级设置较灵活，对故障不敏感，连线及控制过程较复杂；独立请求方式速度最快，但硬件器件用量大，连线多，成本较高。

计算机组成原理总线分类
计算机组成原理中的总线可以按照不同的分类方式进行分类，以下是常见的总线分类方式：
1. 数据总线（Data Bus）：用于传输数据和指令的总线。

它可以是双向或单向的，并且通常是并行的，用于传输数据和指令的二进制位。

2. 地址总线（Address Bus）：用于指定访问内存或外设的存储单元的地址的总线。

地址总线通常是单向的，并且是并行传输的。

3. 控制总线（Control Bus）：用于控制各个组件之间的操作和传输的总线。

控制总线通常是单向的，并且是并行传输的。

4. 系统总线（System Bus）：由数据总线、地址总线和控制总线组成的总线系统，用于连接计算机的主要组件，如CPU、内存和外设等。

5. 输入/输出总线（I/O Bus）：用于连接计算机与外部设备进行数据传输的总线。

常见的I/O总线包括PCI、USB、SATA等。

6. 前端总线（Front-side Bus）：用于连接CPU与北桥芯片或内存控制器的总线，用于高速传输数据和指令。

7. 后端总线（Backside Bus）：用于连接CPU与二级缓存或其他外部组件的总线，用于高速传输数据和指令。

这些总线的分类方式可以根据其功能、方向、传输方式等不同特点进行划分。

不同的总线在计算机系统中扮演不同的角色，共同完成数据和指令的传输和控制。

总线的分类方法总线是计算机系统中重要的组成部分，它用于连接各个硬件设备和组件，实现数据和信号的传输。

根据不同的分类方法，总线可以分为以下几种类型：1. 根据传输数据的方向根据数据的传输方向，总线可以分为单向总线和双向总线。

单向总线只能在一个方向上进行数据传输，而双向总线可以在两个方向上进行数据传输。

双向总线可以更有效地利用传输带宽，但也增加了系统设计和管理的复杂性。

2. 根据传输数据的类型根据传输的数据类型，总线可以分为数据总线、地址总线和控制总线。

数据总线用于传输数据，地址总线用于传输存储器或外设的地址信息，控制总线用于传输控制命令和状态信息。

3. 根据传输速度根据传输速度的不同，总线可以分为系统总线和扩展总线。

系统总线用于连接CPU、内存和其他核心组件，传输速度较快。

而扩展总线用于连接外部设备，传输速度较慢。

扩展总线常常通过接口卡进行扩展，如PCI和USB接口。

4. 根据传输距离根据传输距离的不同，总线可以分为近距离总线和远距离总线。

近距离总线用于连接计算机内部的各个组件，传输距离较短，传输速度较快。

而远距离总线用于连接远处的设备，传输距离较长，传输速度较慢。

远距离总线常常使用光纤作为传输介质，如光纤通信中的光纤总线。

5. 根据拓扑结构根据总线的拓扑结构，总线可以分为线性总线、并行总线和星型总线。

线性总线是最简单的总线结构，所有的设备都连接在一条线上。

并行总线可以同时传输多个数据位，传输速度较快。

星型总线以中央控制器为中心，连接多个设备，具有较好的可扩展性和稳定性。

总线作为计算机系统中的重要组成部分，不同类型的总线在不同的应用场景下有着不同的优势和限制。

在计算机系统的设计和应用中，选择合适的总线类型是十分重要的。

不同的总线类型可以根据实际需求进行组合和应用，以满足系统的性能要求和扩展需求。

同时，随着技术的发展和创新，新的总线类型不断涌现，为计算机系统的设计和发展带来了新的机遇和挑战。

计算机组成原理基础知识-总线⼆.系统总线--计算机系统五⼤部件互连的⽅式有两种： 分散连接：各部件之间使⽤单独的连线 总线连接：将各部件连到⼀组公共信息传输线上--总线：是连接多个部件的信息传输线，是各部件共享的传输介质 特点：分时与共享 在某⼀时刻，只允许有⼀个部件向总线发出消息，⼆多个部件可以同时从总线上接收相同的消息--总线的分类 按照连接部件不同： 1.⽚内总线：芯⽚内部的总线 2.系统总线：CPU、主存、I/O设备各⼤部件之间的信息传输线 按照系统总线传输信息的不同可分为3类： 数据总线：传输各功能部件之间的数据信息，是双向传输总线 地址总线：主要⽤来指出数据总线上的源数据或⽬的数据在主存单元的地址或I/O设备的地址（地址总线上的代码是⽤来指明CPU欲访问的存储单元或I/O　端⼝的地址，由CPU输出，单向传输） 地址总线的位数欲存储单元的个数有关，如：地址线为20根，则对应的存储单元个数为2的20次⽅ 控制总线：发出各种控制信号的传输线，通常对任意控制线⽽⾔，它的传输是单向的，但对于控制总线总体来说，⼜可认为是双向的 3.通信总线：⽤于计算机系统之间或计算机系统与其他系统之间的通信 按传输⽅式可分为两种： 串⾏通信：数据在单条1位宽的传输线上，⼀位⼀位的按顺序分时传送（适宜于远距离的数据传输） 并⾏通信：数据在多条并⾏1位宽的传输线上，同时由源传送到⽬的地（适宜于近距离的数据传输，通常⼩于30m）--总线性能指标 总线宽度：通常指数据总线的根数 总线带宽：数据的数据传输速率，通常⽤每秒传递信息的字节数来衡量 时钟同步/异步：总线上的数据与时钟同步⼯作的总线称为同步总线，与时钟不同步⼯作的总线称为异步总线 总线复⽤：⼀条信号线上分时传送两种信号 信号线数：地址总线、数据总线和控制总线三种总线数的总和 总线控制⽅式：包括突发⼯作、⾃动配置等 其他指标：如负载能⼒-- 总线控制 总线周期：完成⼀次总线操作的时间称为总线周期，可分为4个阶段：申请分配阶段、寻址阶段、传数阶段、结束阶段 1.判优控制（仲裁控制） 分布式：将控制逻辑分散在与总线连接的各个部件或设备上 集中式：将控制逻辑集中在⼀处（如CPU中） 集中控制优先权仲裁⽅式有三种：链式查询、计算器定时查询、独⽴请求⽅式 2.通信控制：主要解决通信双⽅如何获知传输开始和传输结束，以及通信双⽅如何协调，如何配合，通常有四种⽅式： 1).同步通信：通信双⽅由统⼀时标控制数据传送 2).异步通信：采⽤应答⽅式 异步通信的应答⽅式分为：不互锁、半互锁和全互锁 3).半同步通信 4).分离式通信(基本思想是将⼀个传输周期（或总线周期）分解为两个⼦周期) 。

计算机组成原理——第三章系统总线3.1 总线的基本概念1. 为什么要⽤总线计算机系统五⼤部件之间的互连⽅式有两种：分散连接——各部件之间使⽤单独的连线总线连接——各部件连到⼀组公共信息传输线上早期的计算机⼤多采⽤分散连接⽅式，内部连线⼗分复杂，尤其当I/O与存储器交换信息时都需要经过运算器，使运算器停⽌运算，严重影响CPU的⼯作效率。

2. 什么是总线总线是连接各个部件的信息传输线，是各个部件共享的传输介质3. 总线上的信息传送串⾏并⾏3.2 总线的分类1. ⽚内总线芯⽚内部的总线CPU芯⽚内部寄存器之间寄存器与算逻单元ALU之间2. 系统总线计算机各部件（CPU、主存、I/O设备）之间的信息传输线按系统总线传输信息不同分为：数据总线——传输各功能部件之间的数据信息双向与机器字长、存储字长有关数据总线宽度——数据总线的位数地址总线——⽤来指出数据总线上的源数据或⽬的数据在主存单元的地址或I/O设备的地址单向（由CPU输出）与存储地址、I/O地址有关地址线位数(2n)与存储单元的个数(n)有关控制总线——⽤来发出各种控制信号的传输线出——中断请求、总线请求⼊——存储器读/写、总线允许、中断确认常见控制信号：时钟：⽤来同步各种操作复位：初始化所有部件总线请求：表⽰某部件需获得总线使⽤权总线允许：表⽰需要获得总线使⽤权的部件已获得了控制权中断请求：表⽰某部件提出中断申请中断响应：表⽰中断请求已被接收存储器写：将数据总线上的数据写⾄存储器的指定地址单元内存储器读：将指定存储单元中的数据读到数据总线上I/O读：从指定的I/O端⼝将数据读到数据总线上I/O写：将数据总线上的数据输出到指定的I/O端⼝内传输响应：表⽰数据已被接收，或已将数据送⾄数据总线上3. 通信总线⽤于计算机系统之间或计算机系统与其它系统（控制仪器、移动通信等）之间的通信通信⽅式：串⾏通信数据在单条1位宽的传输线上，⼀位⼀位地按顺序分时传送。